【技术实现步骤摘要】
基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装
本专利技术属于立体成像技术、机器视觉技术、机械设计技术、光学技术和自动控制技术在珍珠自动分级方面的应用，尤其适用于大规模养殖珍珠生产企业的珍珠自动分级。
技术介绍
珍珠在我国具有悠久的使用和培育历史。到2005年，我国淡水珍珠的年产量更是达到1500吨左右，约占世界珍珠产量的95%以上。出口淡水珍珠40(Γ500吨，占国际市场淡水珍珠交易量的90%以上，海水珍珠年产量达到20吨，居世界首位。然而相对于我国如此大的珍珠产量，目前整个行业所采用的分级方法基本上仍停留在人工检测的阶段，企业需要安排大量的人员以肉眼观察的方式对珍珠的等级进行分类。这种人工检测的珍珠分级方法，由于珍珠体积小、数量多，分级工作负荷大、效率低，易疲劳，加上对于经验有较高的要求，检测结果易受人为因素影响，不但大大增加了珍珠生产企业的生产成本，也不利于实施准确有效和稳定的质量控制。因此，提高分级分选的效率，实现分级分选的自动化，对于珍珠的生产销售是一件极其重要的事情。随着养殖珍珠国家分级标准的出台(GB/T 18781-2008)，新标准的出台明确...
【技术保护点】
一种基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置，其特征在于：包括用于对珍珠进行自动检测和分类的流水线，用于拍摄被检珍珠图像的单目多视角机器视觉装置和用于对被检珍珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，所述流水线包括用于将被检珍珠从待测物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料输入口的上料动作机构，用于将被检珍珠提升到视觉检测箱中进行视觉分析的送检动作机构，用于将送检动作机构的活动顶杆的翻板上的已检珍珠落入分级输入口的下料动作机构，用于将落入到分级输入口的已检珍珠根据分级判断结果控制分级输出口转动到相对应的珍珠分级容器上方的分...
【技术特征摘要】
1.一种基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置，其特征在于包括用于对珍珠进行自动检测和分类的流水线，用于拍摄被检珍珠图像的单目多视角机器视觉装置和用于对被检珍珠图像进行图像处理、检测、识别、分类以及协调控制流水线上各动作机构的协调动作的微处理器，所述流水线包括用于将被检珍珠从待测物件容器中以每次一粒珍珠喂送到上料输入口的上料动作机构，用于将被检珍珠提升到视觉检测箱中进行视觉分析的送检动作机构，用于将送检动作机构的活动顶杆的翻板上的已检珍珠落入分级输入口的下料动作机构，用于将落入到分级输入口的已检珍珠根据分级判断结果控制分级输出口转动到相对应的珍珠分级容器上方的分级动作机构和用于将在分级输出口内的已检珍珠收集到相对应的珍珠分级容器中的分级执行机构；所述的微处理器还包括 图像读取模块，用于从所述的广角摄像机读取包含有从9个不同视角拍摄的被检珍珠的图像；图像处理模块，用于从一幅图像中分割出9幅不同视角的珍珠图像和将9幅不同视角的图像背景中分割出珍珠图像，并根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理；传感器标定模块，用于对广角摄像机的标定、鱼眼镜头的畸变矫正以及透视投影变换，将标定广角摄像机的内部参数以及透视投影变换的参数存储到知识库中；形状大小识别模块，用于根据国家标准对被检珍珠进行大小和形状的识别；结果输出模块，用于将被检珍珠的大小和形状的检测结果进行汇总，一方面根据国家检测标准自动生成一份检测结果表，另一方面，将检测结果的信息发送给流水线控制模块，让流水线控制模块控制相应的分级控制模块自动完成被检珍珠的自动分级；人机交互模块，用于在人工干预下完成检测参数的设定和控制检测结果的输出。2.如权利要求I所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置，其特征在于所述的视觉检测箱由I个广角摄像机和8个平面镜所构成的单目多视角立体视觉装置，通过一个广角摄像机的一次成像来获取从9个视角拍摄的珍珠表面图像，所述的视觉检测箱由广角摄像机和2个平面镜斗型腔组成；每个斗型腔由尺寸相同的等腰梯形平面镜组成，上斗型腔呈上小下大，下斗型腔呈上大下小，上下斗型腔的大口径处尺寸相同，在上下斗型腔的大口径处将上下斗型腔合并为一整体，镜面朝向腔体内侧，且腔体的中轴线重合于摄像机的主光轴；广角镜头由上斗型腔小口端探入腔体内，镜头入射光线由上斗型腔端口的直射光线和镜面反射光线组成；通过腔体的直射光线投影在摄像机投影面的中央区域，被测珍珠通过活动支架被安置到中央区域，镜面反射光线投射到摄像机投影面的周边区域，且8个镜面的投影区域各不相同；因此，该装置拍摄的图像包含被测珍珠的多个影像，且这些影像来自于9不同透视投影点；所述的视觉检测箱一共有9个不同透视投影点，在摄像机中直接成像的为真实摄像机的透视投影点，所拍摄的图像如附图3中的视角O;其他8个均为由摄像机和反射镜面所成像的为虚拟摄像机的透视投影点，所拍摄的图像分别来自于视角广视角8，所述的单目多视角立体视觉装置具有严格一致的内部参数和颜色系统。3.如权利要求I或2所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置，其特征在于所述的图像处理模块中，分割出珍珠图像后，根据知识库中保存的传感器的标定结果对9幅不同视角的珍珠图像进行透视投影转换处理，得到9幅不同视角的分割后无崎变的珍珠图像。4.如权利要求I或2所述的基于单目多视角机器视觉的珍珠大小形状在线自动分级装置，其特征在于所述的形状大小识别模块中，根据国家标准中将珍珠的外形分为正圆、圆、近圆、椭圆、扁平和异形6种类型；把最能反应其形状的面称为珍珠的特征面，通过特征面的识别，对珍珠按形状进行分类；因此，首先是要确定特征面，一次成像过程中有9个不同视角的珍珠图像，分别对9个不同视角获得的珍珠图像进行处理来确定那个面作为特征面； 针对一粒珍珠所拍摄的9幅图像中，若存在尖头这一特征形状等，则判别为尖头；若含有平头这一特征形状，则判别为平头；若仅存在正圆、圆、近圆、椭圆等，则按照椭圆、近圆、圆、正圆的优先级顺序进行判别归类，最终实现珍珠形状的判别分类； 根据上述处理中提取的珍珠图像进行边缘化处理，提取珍珠边缘计算并得到目标边缘的形心，以便后续的极坐标变换； 这里用傅立叶级数的系数来对珍珠的形状进行描述；首先将珍珠轮廓图映射到极坐标 系中，并求半径序列r(k)，{k= 1，2，…，360}，由于珍珠的大小不一，使得傅里叶变换得到F(h)不具有可比性；因此，接着需要将其归一化半径为I的标准圆，归一化公式如公式(I)所示，rq (k) = r (k) /rmax (I) 式中，rq(k)为归一化的半径，r (k)为半径序列，rmax为最大的半径； 归一化后的半径，珍珠无论其大小都可以进行比较，然后用公式(2)对归一化后的半径rq(k)做离散傅里叶变换， F{h) = Yj r.. (/ 'K, 2 7S;A = O' 1,2' …(2 ) k 二I 式中，％ (k)为归一化的半径，F (h)为归一化的半径:Tq (k)的傅里叶变换； 由于F(h)是对称的，因此计算其前η / 2个值；采用前8个F(h)来代表珍珠形状的主要信息，对珍珠形状进行模式识别； 进一步，对正圆、圆、近圆、椭圆、平头和尖头的6种不同形状类型的各10个珍珠样品拍摄图像并经过一系列图像预处理，由微处理器分别计算每种样品的前8个F(h)值，再取各自的平均值作为珍珠样品的特征参数； 对于一粒待形状分类的珍珠，其F(h)隶属于种类W的F(h)的隶属度ywn用公式(3)进行计算，—_I__(3)^ l + \F(h)-F(h)\F(h) 式中，F(h)为每种样品的归一化的半径rq(k)的傅里叶变换值，F(A)为待形状分类的珍珠的归一化的半径rq(k)的傅里叶变换值，μ wn为待形状分类的珍珠隶属于某种类W的F(h)...
【专利技术属性】
技术研发人员：汤一平，刘康，夏少杰，周静恺，林璐璐，徐海涛，严杭晨，黄磊磊，马宝庆，俞立，冯亦军，陈新峰，朱治亮，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。